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超级稻根系形态生理及其与产量形成的关系

褚光  
【摘要】:我国超级稻育种在世界上处于领先地位,目前已育成一大批在生产上大面积推广的超级稻品种。这些品种对提高我国水稻综合生产能力,保障粮食安全具有重要的战略意义。根系既是植物水分和养分吸收的主要器官,又是多种激素、有机酸、氨基酸合成的重要场所。超级稻根系形态生理对地上部的生长发育、产量形成有着重要的作用。但对于超级稻根系形态生理及其与产量形成关系的研究,报道较少。本研究以代表性超级稻品种为材料,对其在不同生育期与不同肥料处理下根系形态生理特征的变化进行了研究。主要结果如下: 1.以2个超级稻品种两优培九(两系杂交籼稻)和扬粳4038(粳稻)及2个常规高产品种扬稻6号(籼稻)和扬辐粳8号(粳稻)为材料,种植于水培池。观察了不同生育期超级稻根系形态生理及其与产量形成的关系。结果表明:与常规高产品种相比,超级稻品种具有强大的产量潜力,其高产潜力主要得益于较多的每穗颖花数与较大的总库容量(单位地面积颖花量)。超级稻品种在整个生育期强大的根系和地上部生物量、生育早中期较高的单株根系氧化力、根系总吸收表面积与根系活跃吸收表面积、根系中玉米素(Z)与玉米素核苷(ZR)含量以及生育早期根尖细胞中较多的细胞器是其产量库容大和产量高的重要原因。超级稻根量大主要是其根数多,而地上部生物量大主要得益于较高的叶面积指数。超级稻存在着结实率较低的问题,这可能与其灌浆期根系活性下降快有关。提高超级稻灌浆期根系活性,是提高其结实率、促进其产量进一步提高的重要途径。 2.以2个超级稻品种两优培九(两系杂交籼稻)和扬粳4038(粳稻)及2个常规高产品种扬稻6号(籼稻)和扬辐粳8号(粳稻)为材料,种植于水培池。抽穗至成熟设置5个处理:(1)T1:高磷(标准营养液中磷元素含量提高30%);(2)T2:低磷(标准营养液中磷元素含量降低30%);(3)T3:高钾(标准营养液将钾元素含量提高30%);(4)T4:低钾(标准营养液将钾元素含量降低30%);(5)CK:对照(标准营养液)。研究了灌浆期不同磷、钾供给水平下超级稻根系形态生理与产量形成的关系。结果表明:灌浆期较高的磷、钾供给水平可提高产量,并使得剑叶的光合速率、根系氧化力、根系总吸收表面积与根系活跃吸收表面积以及根系中玉米素(Z)与玉米素核苷(ZR)含量、根干重、地上部干物质重和根-冠比呈上升的趋势;而降低磷、钾供给水平则表现出相反的趋势。说明通过灌浆期合理的磷、钾肥调控,可以有效缓解超级稻根系与地上部衰老,改善根冠生长,提高结实率,进而发挥超级稻巨大的产量潜力。 3.以2个超级稻品种两优培九(两系杂交籼稻)和淮稻9号(粳稻)及2个常规高产品种汕优63(三系杂交籼稻)和镇稻88(粳稻)为材料,种植于大田。全生育期设置3种不同氮肥处理:(1)T0(未施氮):全生育期不施氮肥;(2)T1(中氮):全生育期施氮籼稻为210kg hm-2,粳稻为240kg hm-2;(3)T2(高氮):全生育期施氮籼稻为300kg hm-2,粳稻为360kg hm-2,研究了不同氮肥处理下超级稻根系形态生理与产量形成的关系。结果表明:两个超级稻品种的产量、灌浆期剑叶的光合速率、根系氧化力、根系总吸收表面积与根系活跃吸收表面积以及根系中玉米素(Z)与玉米素核苷(ZR)含量、根干重、地上部干物质重和根-冠比均随着施氮量的增加而增加;两个常规高产品种施氮量在ON至中氮水平下,产量、灌浆期剑叶的光合速率、根系氧化力、根系总吸收表面积与根系活跃吸收表面积以及根系中玉米素(Z)与玉米素核苷(ZR)含量、根干重、地上部干物质重和根-冠比等随施氮量的增加而增加,当施氮量继续增加至高氮水平时,这些根系形态与生理指标均显著降低。说明通过合理的氮肥运筹,有望协调超级稻根冠生长,发挥产量潜力优势并获得高产。


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